DE102018132252B4 - Strain sensor, multi-axial force sensor and robot - Google Patents
Strain sensor, multi-axial force sensor and robot Download PDFInfo
- Publication number
- DE102018132252B4 DE102018132252B4 DE102018132252.6A DE102018132252A DE102018132252B4 DE 102018132252 B4 DE102018132252 B4 DE 102018132252B4 DE 102018132252 A DE102018132252 A DE 102018132252A DE 102018132252 B4 DE102018132252 B4 DE 102018132252B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- strain
- strain sensor
- sensor
- linear
- axial
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 10
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 10
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 9
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 3
- 230000002996 emotional effect Effects 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 241000310247 Amyna axis Species 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J13/00—Controls for manipulators
- B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
- B25J13/085—Force or torque sensors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/02—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
- B25J9/04—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
- B25J9/046—Revolute coordinate type
- B25J9/047—Revolute coordinate type the pivoting axis of the first arm being offset to the vertical axis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J18/00—Arms
- B25J18/02—Arms extensible
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
- G01B21/32—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring the deformation in a solid
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/0009—Force sensors associated with a bearing
- G01L5/0019—Force sensors associated with a bearing by using strain gages, piezoelectric, piezo-resistive or other ohmic-resistance based sensors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/0061—Force sensors associated with industrial machines or actuators
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
- G01L5/161—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using variations in ohmic resistance
- G01L5/162—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using variations in ohmic resistance of piezoresistors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Measurement Of Force In General (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
Dehnungssensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e), umfassend:
ein Linearlager (5) mit einem ersten Element (2) und einem zweiten Element (3), die derart gelagert sind, dass das erste Element (2) und das zweite Element (3) nur in einer axialen Richtung einer vorbestimmten Achse (A) relativ beweglich sind;
ein Verbindungselement (6, 6d, 6e, 16) mit festen Abschnitten (9a, 9ae, 9b, 9be, 19a, 19b), die jeweils an dem ersten (2) Element und dem zweiten Element (3) befestigt sind, und einem Dehnungserzeugungsabschnitt (10, 10e), der die festen Abschnitte miteinander verbindet; und
ein Dehnungserfassungsmittel (7, 17), das an dem Verbindungselement (6, 6d, 6e, 16) angeordnet ist, um eine Dehnung in mindestens einer Bewegungsrichtung erfassen zu können.
Strain sensor (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) comprising:
a linear bearing (5) with a first element (2) and a second element (3), which are mounted such that the first element (2) and the second element (3) only in one axial direction of a predetermined axis (A) are relatively mobile;
a connecting member (6, 6d, 6e, 16) having fixed portions (9a, 9ae, 9b, 9be, 19a, 19b) each attached to the first (2) member and the second member (3), and a strain generating portion (10, 10e) connecting the fixed sections together; and
a strain detection means (7, 17) which is arranged on the connecting element (6, 6d, 6e, 16) in order to be able to detect a strain in at least one direction of movement.
Description
{Technisches Gebiet}{Technical area}
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dehnungssensor, einen Multiaxialkraftsensor und einen Roboter.The present invention relates to a strain sensor, a multi-axial force sensor and a robot.
{Allgemeiner Stand der Technik}{General state of the art}
Als Dehnungssensor, der Dehnungen in axialer Richtung erfasst, ist herkömmlicherweise ein Dehnungssensor bekannt, der zwischen einer in axialer Richtung einer Vorschubspindelwelle beweglich angeordneten Mutter und einem beweglichen Tisch angeordnet ist, der an der Mutter befestigt ist, um so eine Dehnung zu erfassen, die zwischen Mutter und den beweglichem Tisch wirkt (zum Beispiel PTL 1). Für ein Gelenk eines Roboters, auf das Lasten in verschiedenen axialen Richtungen wirken, um die Lasten in den axialen Richtungen, die auf das Gelenk einwirken, mit hoher Genauigkeit zu erfassen, wird ein Dehnungsausgleichsmechanismus aus einer Brückenschaltung gebildet, die eine große Anzahl von Dehnungssensoren verwendet, die in der Lage sind, eine Dehnung in den axialen Richtung zu erfassen, wobei Lasten in anderen axialen Richtungen als einer bestimmten axialen Richtung, entlang derer eine Erfassung erwartet wird, ausgeschlossen sind.As a strain sensor that detects strain in the axial direction, a strain sensor is conventionally known, which is arranged between a nut movably arranged in the axial direction of a feed screw shaft and a movable table which is attached to the nut so as to detect a strain that is between Mother and the moving table acts (for example PTL 1). For a joint of a robot to which loads are applied in different axial directions in order to detect the loads in the axial directions applied to the joint with high accuracy, a strain compensation mechanism is formed from a bridge circuit using a large number of strain sensors capable of detecting strain in the axial direction, excluding loads in axial directions other than a particular axial direction along which detection is expected.
{Literaturliste}{Literature list}
{Patentliteratur}{Patent literature}
{PTL 1} JP H05- 138 481 A{PTL 1} JP H05-138481 A
{Kurzdarstellung der Erfindung}{Brief description of the invention}
{Technisches Problem}{Technical problem}
Ein Dehnungssensor ist jedoch teuer und daher führt die Verwendung einer großen Anzahl von Dehnungssensoren für jede Gelenkwelle zu dem Problem, dass die Kosten eines Roboters steigen.However, a strain sensor is expensive, and therefore, using a large number of strain sensors for each propeller shaft leads to a problem that the cost of a robot increases.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben genannten Umstände gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Dehnungssensor, einen Multiaxialkraftsensor und einen Roboter bereitzustellen, der eine Last mit hoher Genauigkeit in einer bestimmten axialen Richtung erfassen kann, entlang derer eine Erfassung erwartet wird, während gleichzeitig die Kosten gesenkt werden, indem die Anzahl der Dehnungssensoren reduziert wird.The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a strain sensor, a multi-axial force sensor and a robot which can detect a load with high accuracy in a certain axial direction along which detection is expected while at the same time reducing costs by reducing the number of strain sensors.
{Lösung des Problems}{The solution of the problem}
Um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung die folgenden Lösungen bereit.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Dehnungssensor bereitgestellt, der Folgendes aufweist: ein Linearlager mit einem ersten Element und einem zweiten Element, die derart gelagert sind, dass das erste Element und das zweite Element nur in einer axialen Richtung einer vorbestimmten Achse A relativ beweglich sind; ein Verbindungselement, das feste Abschnitte, aufweist, die jeweils an dem ersten Element und dem zweiten Element befestigt sind, und einen Dehnungserzeugungsabschnitt, der die festen Abschnitte miteinander verbindet; und ein Dehnungserfassungsmittel, das an dem Verbindungselement angeordnet ist, um eine Dehnung in mindestens einer Bewegungsrichtung erfassen zu können.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides the following solutions.
According to one aspect of the present invention, there is provided a strain sensor comprising: a linear bearing having a first element and a second element supported such that the first element and the second element are relatively movable only in an axial direction of a predetermined axis A. are; a connecting member having fixed portions fixed to the first member and the second member, respectively, and a strain generating portion connecting the fixed portions to each other; and a strain detection means, which is arranged on the connecting element, in order to be able to detect a strain in at least one direction of movement.
Gemäß diesem Aspekt sind das erste Element und das zweite Element derart angeordnet, dass sie sich über einen Abschnitt erstrecken, auf den eine Axialkraft übertragen wird, und das erste Element und das zweite Element sind an einem zu erfassenden Objekt befestigt, sodass bewirkt wird, dass die Achse mit einer Achse des zu erfassenden Objekts zusammenfällt, die entlang der vorbestimmten axialen Richtung bewegt wird. Dementsprechend bewegen sich bei Anlegen einer Last an das zu erfassende Objekt das erste Element und das zweite Element relativ zueinander, wodurch an dem Dehnungserzeugungsabschnitt des Verbindungselements eine Dehnung erzeugt wird. Ein Betrag einer solchen Dehnung wird von dem Dehnungserfassungsmittel erfasst, und somit kann eine Last in axialer Richtung des Linearlagers, die auf das zu erfassende Objekt wirkt, basierend auf der erfassten Dehnungsgröße erfasst werden.According to this aspect, the first member and the second member are arranged so as to extend over a portion to which an axial force is transmitted, and the first member and the second member are fixed to an object to be detected, so that the axis coincides with an axis of the object to be detected which is moved along the predetermined axial direction. Accordingly, when a load is applied to the object to be detected, the first element and the second element move relative to each other, whereby a strain is generated at the strain generating portion of the connecting element. An amount of such strain is detected by the strain detection means, and thus a load in the axial direction of the linear bearing acting on the object to be detected can be detected based on the detected amount of strain.
In diesem Fall sind das erste Element und das zweite Element des Linearlagers derart gelagert, dass das erste Element und das zweite Element nur in der axialen Richtung relativ entlang dieser Richtung beweglich sind, entlang der das erste Element und das zweite Element beweglich sind. Dementsprechend ist es auch in dem Fall, in dem der Dehnungssensor an einem Gelenk eines Roboters angebracht ist, auf das Lasten in verschiedenen axialen Richtungen wirken, möglich, zu verhindern, dass Lasten in anderen Richtungen als der Bewegungsrichtung des Linearlagers auf den Dehnungserzeugungsabschnitt des Verbindungselements wirken. Selbst ohne Bildung eines Dehnungsausgleichsmechanismus unter Verwendung einer Brückenschaltung, die mehrere Dehnungsmessstreifen verwendet, können infolgedessen Dehnungen in axialer Richtung, entlang derer das erste Element und das zweite Element beweglich sind, mit hoher Genauigkeit erfasst werden.In this case, the first element and the second element of the linear bearing are supported such that the first element and the second element are only movable in the axial direction relatively along that direction along which the first element and the second element are movable. Accordingly, even in the case where the strain sensor is attached to a joint of a robot on which loads act in different axial directions, it is possible to prevent loads in directions other than the moving direction of the linear bearing from acting on the strain generating portion of the connector . As a result, even without forming a strain compensation mechanism using a bridge circuit using a plurality of strain gauges, strains can occur in the axial direction along which the first element and the second element are movable, can be detected with high accuracy.
In dem oben erwähnten Aspekt kann eine Querschnittsfläche des Dehnungserzeugungsabschnitts kleiner als eine Querschnittsfläche des festen Abschnitts eingestellt sein.In the above-mentioned aspect, a cross-sectional area of the strain generating portion can be set smaller than a cross-sectional area of the fixed portion.
Mit einer solchen Konfiguration wird der Betrag der Dehnung an dem Dehnungserzeugungsabschnitt erhöht, und daher kann die Dehnungserfassungseinrichtung eine Dehnung in axialer Richtung mit hoher Genauigkeit erfassen.With such a configuration, the amount of strain at the strain generating portion is increased, and therefore the strain detecting means can detect a strain in the axial direction with high accuracy.
In dem oben erwähnten Aspekt können das erste Element und das zweite Element Befestigungsmittel zum Befestigen des ersten Elements und des zweiten Elements an einem zu erfassenden Objekt aufweisen.In the above-mentioned aspect, the first element and the second element may have fastening means for fastening the first element and the second element to an object to be detected.
Mit einer solchen Konfiguration können das erste Element und das zweite Element direkt an dem durch das Befestigungsmittel zu erfassenden Objekt befestigt werden.With such a configuration, the first member and the second member can be directly attached to the object to be detected by the fastening means.
In dem oben erwähnten Aspekt kann das Verbindungselement derart ausgebildet sein, dass es eine flache Plattenform aufweist, die sich entlang einer Ebene erstreckt, die im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung ist.In the above-mentioned aspect, the connecting member may be formed to have a flat plate shape extending along a plane that is substantially parallel to the axial direction.
Bei einer solchen Konfiguration ist das Verbindungselement mit einer flachen Plattenform entlang den Seitenflächen des ersten Elements und des zweiten Elements angeordnet, wodurch eine hervorragende Menge des Verbindungselements in der Querschnittsrichtung, die orthogonal zur axialen Richtung ist, verringert wird.With such a configuration, the connecting member is arranged in a flat plate shape along the side surfaces of the first member and the second member, thereby reducing a protruding amount of the connecting member in the cross-sectional direction that is orthogonal to the axial direction.
In dem oben erwähnten Aspekt kann das Dehnungserfassungsmittel ein Korrekturmittel aufweisen, das zum Korrigieren einer durch eine Änderung der Umgebungstemperatur verursachten Schwankung des Dehnungsbetrags konfiguriert ist.In the above-mentioned aspect, the strain detecting means may include correcting means configured to correct a variation in the amount of strain caused by a change in the ambient temperature.
Selbst nur eine Änderung der Umgebungstemperatur verändert den Dehnungsbetrag. Bei der oben genannten Konfiguration wird jedoch der Dehnungsbetrag um einen Betrag korrigiert, der dem Änderungsbetrag der Umgebungstemperatur entspricht, und somit kann die Genauigkeit beim Erfassen der Dehnung weiter verbessert werden.Even just changing the ambient temperature changes the amount of stretch. With the above configuration, however, the amount of elongation is corrected by an amount corresponding to the amount of change in the ambient temperature, and thus the accuracy in detecting the elongation can be further improved.
In dem oben erwähnten Aspekt kann das Dehnungserfassungsmittel an dem Verbindungselement durch Schrauben befestigt sein.In the above-mentioned aspect, the strain detecting means may be fixed to the connecting member by screws.
Im Allgemeinen wird ein Dehnungsmessstreifen in vielen Fällen durch Adhäsion befestigt, sodass darauf geachtet werden muss, dass eine Klebstoffschicht gleichförmig wird. Bei der oben genannten Konfiguration wird das Dehnungserfassungsmittel jedoch durch Schrauben befestigt, und somit kann die Montage vereinfacht werden.In general, a strain gauge is attached by adhesion in many cases, so care must be taken to make an adhesive layer uniform. With the above configuration, however, the strain detecting means is fixed by screws, and thus assembly can be simplified.
In dem oben genannten Aspekt können mehrere Dehnungserfassungsmittel in einer Reihe an dem Dehnungserzeugungsabschnitt angeordnet sein. Bei einer solchen Konfiguration ist es möglich zu wissen, ob sich ein Dehnungserfassungsmittel in einem normalen Zustand befindet, indem Dehnungsdaten von dem einen Dehnungserfassungsmittel mit Dehnungsdaten von einem anderen Dehnungserfassungsmittel verglichen werden. Selbst wenn eine Störung in dem einen Dehnungserfassungsmittel auftritt, kann der Roboter schnell unter Verwendung von Dehnungsinformationen von dem verbleibenden normalen Dehnungserfassungsmittel sicher angehalten werden, das keine Fehlfunktion hat.In the above aspect, a plurality of strain detecting means may be arranged in a row on the strain generating section. With such a configuration, it is possible to know whether a strain detecting means is in a normal state by comparing strain data from one strain detecting means with strain data from another strain detecting means. Even if a failure occurs in the one strain detecting means, the robot can be quickly and safely stopped using strain information from the remaining normal strain detecting means which is not malfunctioning.
In dem oben erwähnten Aspekt kann das Linearlager aus einem Linearkugellager gebildet sein.In the above-mentioned aspect, the linear bearing may be constituted by a linear ball bearing.
Selbst wenn das Linearlager an einem Gelenk eines Roboters angebracht ist, auf das Lasten in verschiedenen axialen Richtungen wirken, sodass das erste Element und das zweite Element derart gelagert sind, dass sie nur in axialer Richtung relativ beweglich sind, entlang derer das erste Element und das zweite Element beweglich sind, ist es möglich, auf einfache Weise zu verhindern, dass eine Last in axialer Richtung, entlang der das erste Element und das zweite Element beweglich sind, auf den Dehnungserzeugungsabschnitt des Verbindungselements wirkt.Even if the linear bearing is attached to a joint of a robot on which loads act in different axial directions, so that the first element and the second element are supported such that they are relatively movable only in the axial direction along which the first element and the second member are movable, it is possible to easily prevent a load in the axial direction along which the first member and the second member are movable from acting on the strain generating portion of the connecting member.
In dem oben erwähnten Aspekt kann das Linearlager aus einem Linearwälzlager gebildet sein.In the above-mentioned aspect, the linear bearing may be constituted by a linear roller bearing.
In dem oben erwähnten Aspekt kann das Linearlager aus einem Gleitlager gebildet sein.In the above-mentioned aspect, the linear bearing may be formed of a sliding bearing.
Bei einer solchen Konfiguration hat ein Gleitlager eine einfache Konfiguration, und somit können Kosten reduziert werden.With such a configuration, a sliding bearing has a simple configuration, and thus costs can be reduced.
In dem oben erwähnten Aspekt können mehrere Verbindungselemente in Intervallen in der Bewegungsrichtung bereitgestellt sein, und das Dehnungserfassungsmittel kann an dem Dehnungserzeugungsabschnitt jedes der Verbindungselemente angeordnet sein.In the above-mentioned aspect, a plurality of connecting members may be provided at intervals in the moving direction, and the strain detecting means may be arranged at the strain generating portion of each of the connecting members.
Bei einer solchen Konfiguration ist es möglich, auf einfache Weise einen Dehnungssensor zu bilden, bei dem mehrere identische Verbindungselemente bereitgestellt sind, von denen jedes ein Dehnungserfassungsmittel aufweist, um somit Erfassungswerte von mehreren Systemen auszugeben.With such a configuration, it is possible to easily form a strain sensor in which a plurality of identical connecting members are provided, each of which has a strain detection means so as to output detection values from a plurality of systems.
In dem oben erwähnten Aspekt kann der Dehnungssensor ein oder mehrere Verstärkungselemente aufweisen, die derart konfiguriert sind, dass sie das erste Element und das zweite Element miteinander verbinden, wobei jedes der Verstärkungselemente an dem ersten Element und dem zweiten Element befestigt ist.In the above-mentioned aspect, the strain sensor may include one or more reinforcement members configured to interconnect the first member and the second member, each of the reinforcement members being attached to the first member and the second member.
Bei einer solchen Konfiguration verringert das Verstärkungselement die auf den Dehnungserzeugungsabschnitt wirkende Dehnung, und im Vergleich zu dem Fall, in dem das Verstärkungselement nicht bereitgestellt ist, wird der Dehnungsbetrag, den das Dehnungserfassungsmittel erfasst, reduziert. Dementsprechend kann ein Erfassungswert des Dehnungserfassungsmittels durch das Verstärkungselement eingestellt werden.With such a configuration, the reinforcing member reduces the strain acting on the strain generating portion, and, compared with the case where the reinforcing member is not provided, the amount of strain that the strain detecting means detects is reduced. Accordingly, a detection value of the strain detecting means can be adjusted by the reinforcing member.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Multiaxialkraftsensor bereitgestellt, der mehrere der Dehnungssensoren aufweist, die in einer der oben genannten Konfigurationen beschrieben sind, wobei bewirkt wird, dass jede der axialen Richtungen mehrerer der Linearlager mit jeder von mehreren Erfassungsrichtungen zusammenfällt, entlang denen axiale Kräfte erfasst werden.According to a further aspect of the present invention, there is provided a multi-axial force sensor comprising a plurality of the strain sensors described in any of the above configurations, wherein each of the axial directions of a plurality of the linear bearings is caused to coincide with each of a plurality of detection directions along which axial ones Forces are recorded.
Gemäß diesem Aspekt sind bei dem Multiaxialkraftsensor die Dehnungssensoren derart angeordnet, dass bewirkt wird, dass die axialen Richtungen, entlang denen die Dehnungssensoren eine Dehnung erfassen können, mit den mehreren Erfassungsrichtungen zusammenfallen, entlang denen die axialen Kräfte erfasst werden können. Dementsprechend kann der Multiaxialkraftsensor Axialkräfte in den jeweiligen Erfassungsrichtungen mit hoher Genauigkeit erfassen.According to this aspect, in the multi-axial force sensor, the strain sensors are arranged to cause the axial directions along which the strain sensors can detect strain to coincide with the plurality of detection directions along which the axial forces can be detected. Accordingly, the multi-axial force sensor can detect axial forces in the respective detection directions with high accuracy.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Roboter bereitgestellt, an dem der Dehnungssensor gemäß einer der oben erwähnten Konfigurationen derart angebracht ist, dass bewirkt wird, dass die vorbestimmte Achse des Linearlagers mit einer Linearbewegungsachse des Roboters zusammenfällt, die eine Linearbewegungswelle aufweist.According to still another aspect of the present invention, there is provided a robot to which the strain sensor according to any of the above-mentioned configurations is mounted so as to cause the predetermined axis of the linear bearing to coincide with a linear movement axis of the robot having a linear movement shaft.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Roboter bereitgestellt, der Folgendes umfasst: einen Arm; und einen Multiaxialkraftsensor, der zum Erfassen axialer Kräfte in jeweiligen Erfassungsrichtungen konfiguriert ist, wobei der Dehnungssensor gemäß einer der oben erwähnten Konfigurationen an mindestens einem Abschnitt des Arms angebracht ist, wobei bewirkt wird, dass die axialen Richtungen der Linearlager der Dehnungssensoren mit mehreren der Erfassungsrichtungen des Multiaxialkraftsensors zusammenfallen.According to yet another aspect of the present invention, there is provided a robot comprising: an arm; and a multi-axial force sensor configured to detect axial forces in respective detection directions, the strain sensor being attached to at least a portion of the arm according to one of the above-mentioned configurations, causing the axial directions of the linear bearings of the strain sensors to coincide with a plurality of the detection directions of the Multiaxial force sensor coincide.
Gemäß diesem Aspekt ist es möglich, die Genauigkeit beim Erfassen der jeweiligen axialen Kräfte zu verbessern, die der auf dem Arm angebrachte Multiaxialkraftsensor erfasst. Ferner ist kein Dehnungsausgleichsmechanismus erforderlich, der mehrere Dehnungsmessstreifen verwendet, und somit können die Kosten des Multiaxialkraftsensors reduziert werden.According to this aspect, it is possible to improve the accuracy in detecting the respective axial forces which the multi-axial force sensor mounted on the arm detects. Furthermore, a strain compensation mechanism using a plurality of strain gauges is not required, and thus the cost of the multi-axial force sensor can be reduced.
{Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung}{Advantageous Effects of the Invention}
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine vorteilhafte Wirkung zu erzielen, dass eine Dehnung in axialer Richtung eines Linearlagers mit hoher Genauigkeit erfasst werden kann, während die Kosten durch Verringerung der Anzahl der Dehnungserfassungsmittel gesenkt werden.According to the present invention, it is possible to obtain an advantageous effect that a strain in the axial direction of a linear bearing can be detected with high accuracy while reducing the cost by reducing the number of the strain detecting means.
FigurenlisteFigure list
-
{
1 }1 ist eine perspektivische Ansicht eines Dehnungssensors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.{1 }1 Figure 3 is a perspective view of a strain sensor according to an embodiment of the invention. -
{
2 }2 ist eine Vorderansicht, die den Dehnungssensor aus1 darstellt.{2 }2 Fig. 13 is a front view showing the strain sensor1 represents. -
{
3 } 3 ist eine Seitenansicht, die den Dehnungssensor aus1 darstellt.{3 } 3 is a side view showing the strain sensor from1 represents. -
{
4 }4 ist eine Ansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem der in1 gezeigte Dehnungssensor auf einer Linearbewegungswelle eines Linearbewegungsarms eines Roboters angebracht ist.{4th }4th Fig. 13 is a view showing an example in which the in1 The strain sensor shown is mounted on a linear motion shaft of a linear motion arm of a robot. -
{
5 }5 ist eine Querschnittsansicht, die den in1 gezeigten Dehnungssensor zeigt, der an dem Linearbewegungsarm des Roboters angebracht ist.{5 }5 Fig. 3 is a cross-sectional view showing the Fig1 shows the strain sensor attached to the linear motion arm of the robot. -
{
6 }6 ist eine Seitenansicht, die eine Modifikation des Dehnungssensors aus1 darstellt.{6th }6th FIG. 13 is a side view showing a modification of the strain sensor of FIG1 represents. -
{
7 }7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Modifizierung des Dehnungssensors aus1 darstellt.{7th }7th FIG. 14 is a perspective view showing a modification of the strain sensor of FIG1 represents. -
{
8 }8 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Modifizierung des Dehnungssensors aus1 darstellt.{8th }8th FIG. 14 is a perspective view showing a modification of the strain sensor of FIG1 represents. -
{
9 }9 ist eine Querschnittsansicht, die eine Modifizierung des in1 gezeigten Dehnungssensors darstellt, der an dem Linearbewegungsarm des Roboters angebracht ist.{9 }9 FIG. 13 is a cross-sectional view showing a modification of the FIG1 shown is the strain sensor attached to the linear motion arm of the robot. -
{
10 }10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Modifizierung des Dehnungssensors aus1 darstellt.{10 }10 FIG. 14 is a perspective view showing a modification of the strain sensor of FIG1 represents.
{Beschreibung von Ausführungsformen}{Description of embodiments}
Ein Dehnungssensor
Wie in
Wie in
Wie in
Der feste Abschnitt
Die Querschnittsfläche des Dehnungserzeugungsabschnitts
Es wird bewirkt, dass der uniaxiale Dehnungssensorteil
Der Betrieb des Dehnungssensors
In dieser Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem eine Axialkraft, die auf eine Gelenkwelle des Roboters
Wie in
Der Linearbewegungsarm
Wie in
Wenn die Kugelumlaufspindel
In diesem Fall ist gemäß dem Dehnungssensor
Das heißt, gemäß dem Dehnungssensor
Selbst ohne die Verwendung eines multiaxialen Dehnungsausgleichsmechanismus, der eine Brückenschaltung verwendet, bei dem teure Dehnungssensoren für viele Richtungen angebracht sind, können eine Zugkraft und eine Druckkraft entlang der axialen Richtung mit hoher Genauigkeit erfasst werden, ohne dass der Dehnungsbetrag erfasst wird, der aufgrund von Lasten in anderen Richtungen als der axialen Richtung erzeugt wird. Dementsprechend können die Kosten auf ein niedriges Niveau gesenkt werden. Insbesondere wenn Dehnungssensoren an allen Gelenkwellen eines Gelenkroboters installiert sind, lassen sich die Kosten effektiv reduzieren.Even without using a multiaxial strain compensation mechanism using a bridge circuit in which expensive strain sensors are attached for many directions, a tensile force and a compressive force along the axial direction can be detected with high accuracy without detecting the amount of elongation due to loads is generated in directions other than the axial direction. Accordingly, the cost can be reduced to a low level. Especially when strain sensors are on If all cardan shafts of an articulated robot are installed, costs can be effectively reduced.
In dieser Ausführungsform wurde der Sensor beispielhaft dargestellt, wobei der Dehnungsbetrag am Dehnungserzeugungsabschnitt
Gemäß dem Dehnungssensor
Gemäß dem Roboter
In dieser Ausführungsform wird das Linearwälzlager
In dieser Ausführungsform kann der uniaxiale Dehnungssensorteil
Wenn eine Umgebungstemperatur in der Nähe des Dehnungserzeugungsabschnitts
In dieser Ausführungsform wurde als uniaxialer Dehnungssensorteil
Ferner wurde der Fall beispielhaft dargestellt, bei dem der Dehnungssensor
Durch Anwenden der Konfiguration, bei der die zwei oder mehreren uniaxialen Dehnungssensorteile
Wie oben beschrieben, weist der Dehnungssensor
Im Gegensatz zu dem in
Bei dem in
In Bezug auf den Dehnungssensor
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e
- DehnungssensorStrain sensor
- 22
- erstes Elementfirst element
- 33
- zweites Elementsecond element
- 55
- Linearwälzlager (Linearlager)Linear roller bearing (linear bearing)
- 5a5a
- LinearkugellagerLinear ball bearings
- 6, 6d, 6e, 166, 6d, 6e, 16
- VerbindungselementConnecting element
- 7, 177, 17
- uniaxialer Dehnungssensorteil (Dehnungserfassungsmittel)uniaxial strain sensor part (strain detection means)
- 8b8b
- Schraubenloch (Befestigungsmittel)Screw hole (fastener)
- 9a, 9ae, 9b, 9be, 19a, 19b9a, 9ae, 9b, 9be, 19a, 19b
- fester Abschnittfixed section
- 10, 10e10, 10e
- DehnungserzeugungsabschnittStrain generating section
- 3333
- Schieber (zu erkennendes Objekt)Slider (object to be recognized)
- 4040
- Linearbewegungsarm (zu erkennendes Objekt)Linear motion arm (object to be detected)
- 100100
- Roboterrobot
- AA.
- Achse (vorbestimmte Achse)Axis (predetermined axis)
- BB.
- Längsrichtung (Linearbewegungsachse)Longitudinal direction (linear movement axis)
Claims (15)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017-248251 | 2017-12-25 | ||
JP2017248251A JP6585694B2 (en) | 2017-12-25 | 2017-12-25 | Strain sensor, multi-axis force sensor and robot |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018132252A1 DE102018132252A1 (en) | 2019-06-27 |
DE102018132252B4 true DE102018132252B4 (en) | 2021-02-18 |
Family
ID=66768399
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018132252.6A Active DE102018132252B4 (en) | 2017-12-25 | 2018-12-14 | Strain sensor, multi-axial force sensor and robot |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10589431B2 (en) |
JP (1) | JP6585694B2 (en) |
CN (1) | CN109959359A (en) |
DE (1) | DE102018132252B4 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6789853B2 (en) * | 2017-03-08 | 2020-11-25 | 日本電産コパル電子株式会社 | Force sensor |
US10444098B2 (en) | 2017-04-10 | 2019-10-15 | Fanuc Corporation | Torque sensor and robot |
JP6553700B2 (en) * | 2017-11-24 | 2019-07-31 | ファナック株式会社 | Force detection device and robot |
JP7039502B2 (en) * | 2019-01-28 | 2022-03-22 | 日本電産コパル電子株式会社 | Force sensor |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05138481A (en) * | 1991-11-15 | 1993-06-01 | Yotaro Hatamura | Rectilinear guiding device with axial force detecting means |
EP1502700A1 (en) * | 2003-07-26 | 2005-02-02 | Schneeberger Holding AG | Measuring system |
DE102010007646A1 (en) * | 2010-02-11 | 2011-08-11 | Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG, 91074 | Linear bearing arrangement for movable bearing of machine components, has guiding wagon guided on guide rail, where guiding wagon has integrated lubricant-dosing unit for relubricating bearing arrangement |
DE102015214170A1 (en) * | 2015-07-27 | 2017-02-02 | Kuka Roboter Gmbh | Robot with a force measuring device |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5138481A (en) | 1974-09-28 | 1976-03-31 | Gurando Enjiniaringu Kk | Shinki si kinjuribango 2724 gonobaiyohoho |
WO1993009911A1 (en) | 1991-11-15 | 1993-05-27 | Yotaro Hatamura | Feed screw device and precisely positioning micromotion feed system |
JP2673849B2 (en) | 1992-04-09 | 1997-11-05 | 畑村 洋太郎 | Linear motion guide device with force detection means |
DE10307882A1 (en) | 2003-02-25 | 2004-09-02 | Ina-Schaeffler Kg | linear bearings |
JP2007088154A (en) | 2005-09-21 | 2007-04-05 | Juki Corp | Electronic component mounting machine |
JP5147254B2 (en) * | 2007-02-08 | 2013-02-20 | Ntn株式会社 | Wheel bearing with sensor |
JP6549687B2 (en) | 2017-04-10 | 2019-07-24 | ファナック株式会社 | Torque sensor and robot |
US10444098B2 (en) * | 2017-04-10 | 2019-10-15 | Fanuc Corporation | Torque sensor and robot |
-
2017
- 2017-12-25 JP JP2017248251A patent/JP6585694B2/en active Active
-
2018
- 2018-11-28 US US16/202,458 patent/US10589431B2/en active Active
- 2018-12-14 DE DE102018132252.6A patent/DE102018132252B4/en active Active
- 2018-12-17 CN CN201811545231.5A patent/CN109959359A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05138481A (en) * | 1991-11-15 | 1993-06-01 | Yotaro Hatamura | Rectilinear guiding device with axial force detecting means |
EP1502700A1 (en) * | 2003-07-26 | 2005-02-02 | Schneeberger Holding AG | Measuring system |
DE102010007646A1 (en) * | 2010-02-11 | 2011-08-11 | Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG, 91074 | Linear bearing arrangement for movable bearing of machine components, has guiding wagon guided on guide rail, where guiding wagon has integrated lubricant-dosing unit for relubricating bearing arrangement |
DE102015214170A1 (en) * | 2015-07-27 | 2017-02-02 | Kuka Roboter Gmbh | Robot with a force measuring device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019113459A (en) | 2019-07-11 |
JP6585694B2 (en) | 2019-10-02 |
US10589431B2 (en) | 2020-03-17 |
US20190193281A1 (en) | 2019-06-27 |
DE102018132252A1 (en) | 2019-06-27 |
CN109959359A (en) | 2019-07-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102018132252B4 (en) | Strain sensor, multi-axial force sensor and robot | |
DE102018107815B4 (en) | Torque sensor and robot | |
DE102016012324A1 (en) | Torque sensor device and method for detecting torques | |
DE102010035790B4 (en) | Storage mechanism for a movable clamping plate | |
DE112008002123B4 (en) | Swivel with high axial rigidity | |
EP3564015B1 (en) | Structural component and system and method for detecting damage | |
DE112020001152T5 (en) | FORCE / TORQUE SENSOR WITH SNAKE OR SPIRAL DEFORMABLE BEAMS AND OVERLOAD BEAMS | |
WO2015131862A1 (en) | Component with at least one measuring element comprising a sensor | |
DE29917639U1 (en) | Seat weight measuring device | |
DE3516234A1 (en) | DEVICE FOR MEASURING FORCES AND TORQUES IN DIFFERENT DIRECTIONS | |
DE20012950U1 (en) | Seat weight measuring device | |
DE102018006966A1 (en) | motor device | |
DE112015002984B4 (en) | Positioning unit | |
DE112019000716T5 (en) | LINEAR MOTION GUIDE DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING A LINEAR MOTION GUIDE DEVICE | |
DE102006058882B4 (en) | Separate recording of application and friction forces on a brake | |
DE102018128445B4 (en) | Force sensing device and robot | |
DE112006000671B4 (en) | Thin glide unit | |
EP3704460B1 (en) | Device for structure testing | |
EP0686839A2 (en) | Trailer coupling with force transducer | |
EP3173195A1 (en) | Holding element and material gripper assembly comprising same | |
DE69010164T2 (en) | Device for controlling the position of a device pulled by an agricultural machine. | |
DE69712849T2 (en) | Height adjustment for positioning device | |
DE102018131125A1 (en) | Locking device for a weighing sensor | |
DE102022204030A1 (en) | DEVICE FOR DIAGNOSIS OF ANOMALIES IN A FEED AXIS MECHANISM | |
DE112019005164B4 (en) | Sensor mounting element for roll guidance device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |